[发明专利]一种具有单边型槽的功率传输机构及旋转活塞发动机

说明书

本发明公开了一种具有单边型槽的功率传输机构，用于差速旋转扇形活塞发动机的转角控制。这种功率传输机构包含外壳以及单边型槽、动力连杆和滑动组合，单边型槽固定在发动机缸体端面上或是外壳内环面。本发明的特征在于整套机构仅依靠单边型槽的内侧面限制和引导发动机的转角控制。较之于其它结构，这种结构和连接方式改善了接触面之间的工作方式，容差能力强，有利于解决振动和磨损问题。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域。具体而言，涉及一种具有单边型槽的功率传输机构及旋转活塞发动机，尤其适用于航空领域。

背景技术

本发明所述的旋转活塞发动机可以认为属于卡尔茨差速发动机。这种差速发动机属于特种发动机。在这种发动机中，点燃（压燃）后的高压燃气直接推动活塞加速旋转，因此省去了连杆曲柄机构和进排气阀门机构，机件受力小，因而具有整机体积小，重量轻的特点。但是由于两组活塞均是变速转动，因此需要一套功率传输机构将它的动力以匀速转动的方式输出。

卡尔茨差速发动机至少有两组扇形活塞共轴套装并交错设置，依靠两组扇形活塞之间的周期性转速变化使得活塞与气缸围成周期性变化的密闭空间，以此实现热力循环和功率输出。

通常人们认为发动机的功率传输线路中不应该存在承载能力低的平面或点或线接触的运动副。但实际上，很多，甚至大多数主轴承采用滚动轴承本身就是高副联接。

特别是对于卡尔茨差速发动机来说，燃气爆发压力直接推动活塞旋转，规避了传统发动机活塞承受的巨大冲击力。功率传输线路中机件承受的冲击力往往只有传统发动机的1/10左右。

对于卡尔茨差速发动机的功率传输机构来说，最重要的是如何将它的动力以匀速转动的方式输出。从目前已有的结构来看，能满足两组活塞相对运动的机构有齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、万向节机构和椭圆齿轮机构。

目前来看，万向节机构和椭圆齿轮机构单级变速能力不足，如果多级运作，整套机构就会和齿轮机构一样繁杂。再加上它们都无法解决动作的平衡性，难以保证工作可靠性和寿命。所以这些转换机构中只有凸轮-连杆机构可以实现活塞变速转动的内部平衡。

发明内容

本发明是通过以下技术方案实现以上技术特点的：本发明公开了一种具有单边型槽的功率传输机构，具有单边型槽的功率传输机构包括外壳以及单边型槽、动力连杆和滑动组合，外壳扣合于发动机缸体端面上，单边型槽固定于发动机缸体端面上或是外壳内环面，动力连杆两端分别铰接于滑动组合与发动机活塞轴伸出部接耳，滑动组合包括滑块和滑杆，滑块同时贴合于单边型槽的内侧和滑杆的径向滑槽，滑块还与动力连杆铰接，滑杆带有中心轴，对外输出动力。滑杆通过中心轴安装于外壳的轴承座中。

优选地，为了保证两组扇形活塞以预定角速度变化规律旋转，单边型槽的平面形状呈“8”字形。

优选地，为了通过型槽控制活塞旋转角度，滑块由滑轴和滑芯构成。滑块包括滑轴和至少2个滑芯，即第一滑芯与第二滑芯，第一滑芯贴合于单边型槽的内侧面，第二滑芯贴合于滑杆的径向滑槽，第一滑芯与第二滑芯都铰接安装于滑轴上。

优选地，为了降低接触应力，第一滑芯的外侧面为弧形，弧形的曲率等于单边型槽的最大曲率。

优选地，为了进一步将降低摩擦损失，滑块还可以包括滑轴、滑芯和至少1个滚动轴承，滚动轴承贴合于单边型槽的内侧面并铰接安装于滑轴上，滑芯铰接安装于滑轴上并贴合于滑杆的径向滑槽。

优选地，为了提高滚动轴承的承载能力并且使得结构更加紧凑，滚动轴承选型为滚针轴承。

优选地，为了保证动力连杆和发动机活塞轴伸出部接耳之间构成对称图形，进而使得活塞运动平衡，同时为了通过相互制约保证单面型槽即可控制活塞转动角度，动力连杆不少于3根。

优选地，为了保证整套功率传输机构的动平衡，功率传输机构还包括平衡连杆和平衡配重，平衡连杆内端与发动机活塞轴伸出部接耳铰接，平衡连杆外端与平衡配重铰接。